DE4335466A1 - Fluidsteuerventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fluidsteuerventil und insbesondere eine Druckausgleichsein­ richtung für ein Fluidsteuerventil.

In vielen hydraulischen und pneumatischen Systemen werden Steuerventile einge­ setzt zum Regeln eines Fluidstromes von einer Druckquelle zu einem oder mehreren gesteuerten Geräten. Fluidsteuerventile dieser Art haben allgemein ein Gehäuse mit einer Mehrzahl von Anschlüssen. Ein Druckanschluß ist vorgesehen, der mit der Druckquelle in Verbindung steht, ebenso ein Tankanschluß, der mit einem Fluid- Vorrat in Verbindung steht. Ferner sind einer oder mehrere Arbeitsanschlüsse vor­ gesehen, die mit den entsprechenden gesteuerten Geräten in Verbindung stehen. Durch selektive Herbeiführung einer Verbindung zwischen den verschiedenen An­ schlüssen kann die Arbeitsweise der gesteuerten Geräte in gewünschter Weise reguliert werden.

Die meisten Fluidsteuerventile haben ein Gehäuse mit einer Bohrung, in welcher ein Kolbenschieber für begrenzte axiale Bewegung eingebaut ist. Der Kolbenschieber hat eine Mehrzahl von Umfangsnuten. Die verschiedenen Anschlüsse stehen in Ver­ bindung mit der Bohrung über entsprechende Kanäle. Durch axiale Bewegung des Schiebers in der Bohrung werden bestimmte Anschlüsse in Fluidverbindung mit anderen Anschlüssen gebracht. Als Folge hiervon wird der Betrieb der gesteuerten Geräte in gewünschter Weise geregelt.

Es sind drei grundsätzliche Typen von hydraulischen Systemen bekannt, in welchen Fluidsteuergeräte dieses allgemeinen Typs häufig verwendet werden. Diese hydrauli­ schen Systeme werden allgemein bezeichnet als System mit offenem Zentrum, System mit geschlossenem Zentrum und als System mit Last-Messung.

In einem System mit offenem Zentrum ist eine Pumpe vorgesehen, die einen Flüssig­ keitsstrom zum Steuerventil mit konstanter Strömungsrate erzeugt, unabhängig von der wirklichen Flüssigkeitsmenge, die für den Betrieb des gesteuerten Gerätes erforderlich ist. Der Ausgangsdruck der Pumpe variiert somit mit der auf das gesteu­ erte Gerät ausgeübten Belastung. Überschüssiges Fluid von der Pumpe wird durch das Fluidsteuerventil umgewälzt zurück zur Pumpe (durch einen offenen zentralen Durchgangskanal im Ventil). Offene Systeme sind allgemein billig und unkompliziert, jedoch eher leistungsschwach und nicht genau zu steuern.

In einem geschlossenen System ist eine Pumpe vorgesehen, die einen Fluidstrom zum Steuerventil mit konstantem Ausgangsdruck liefert, unabhängig von dem wirklichen Flüssigkeitsdruck, der erforderlich ist für den Betrieb des gesteuerten Gerätes. Die Strömungsrate des Fluides von der Pumpe variiert somit mit der Belastung des gesteuerten Gerätes. Ein Überschuß an Fluiddruck von der Pumpe wird an das Steuerventil abgeleitet. Geschlossene Systeme sind allgemein schnell und genau steuerbar aber auch sehr ineffizient und relativ teuer.

In einem System mit Lastmessung ist eine Pumpe vorgesehen, die einen Fluidstrom zum Fluidsteuerventil mit variabler Strömungsrate und variablem Ausgangsdruck liefert, auf der Basis der momentanen Anforderungen der gesteuerten Vorrichtung. Dies wird erreicht durch ein Rückkopplungssignal zur Pumpe, das repräsentativ für den Fluiddruck ist, der für den Betrieb der gesteuerten Vorrichtung erforderlich ist sowie durch Steuerung des Ausgangsdruckes von der Pumpe auf eine vorgegebene Höhe, die größer ist als das Rückkopplungssignal. Indem diese vorgegebene Druck­ differenz relativ klein gehalten wird, ist die Leistungsfähigkeit des Systemes mit Lastmessung wesentlich höher als bei offenen oder geschlossenen Systemen. Fluid­ steuerventile die in Systemen mit Lastmessung verwendet werden, werden allgemein bezeichnet als Lastmeßventile oder Druckausgleichsventile, d. h. Ventile, die eine Ausgleichseinrichtung zum Steuern der Druckdifferenz am Ventil haben und damit auch dem Fluidstromes durch das Ventil.

Es gibt zwei Basis-Typen von druckausgeglichenen Fluidsteuerventilen. In Vor- Druckausgleichsventilen ist die Ausgleichseinrichtung im Fluidstrom zwischen dem Eingangsdruckanschluß des Ventiles und dem Kolbenschieber eingebaut. Die Aus­ gleichseinrichtung regelt somit den Druck des Fluides, das dem Schieber zugeführt wird, auf eine vorgegebene Höhe, die größer ist als der Druck des Fluides im Aus­ gangs-Arbeitsanschluß. Als Folge hiervon wird ein konstanter Differenzdruck über dem Kolbenschieber beibehalten, was zu einem konstanten Fluidstrom durch das Ventil führt unabhängig von einer Änderung der Lastanforderungen. In Nach-Druck­ ausgleichsventilen ist die Ausgleichseinrichtung im Fluidstrom zwischen dem Kolben­ schieber und dem Ausgangs-Arbeitsanschluß des Steuerventiles eingebaut. Die Ausgleichseinrichtung regelt somit den Druck des Fluides, das vom Kolbenschieber kommt, auf eine vorgegebene Größe, die kleiner ist als der Druck des Fluides am Eingangsdruck-Anschluß, jedoch größer als der Druck des Fluides am aktiven Arbeits­ anschluß. Als Folge hiervon wird eine konstante Druckdifferenz über dem Schieber aufrecht erhalten, was ebenfalls zu einem konstanten Fluidstrom durch das Ventil führt, unabhängig von sich ändernden Lastbedingungen.

Eine Anzahl von Nach-Druckausgleichsvorrichtungen sind bekannt. Sie sind jedoch sehr kompliziert aufgebaut, benötigen eine große Anzahl von Komponenten und eine besondere Bearbeitung des Ventilgehäuses. Diese Nach-Druckausgleichsvorrichtun­ gen sind daher relativ teuer und schwierig in der Wartung.

Es ist daher erwünscht, eine verbesserte Einrichtung für eine Nach-Druckausgleichs­ vorrichtung zu schaffen für ein Fluidsteuerventil, die relativ einfach in Aufbau und Betrieb und preiswert herzustellen ist.

Die Erfindung betrifft nun eine verbesserte eine Nach-Druckausgleichseinrichtung für ein Fluidsteuerventil. Die Einrichtung umfaßt eine Kappe, die in den oberen Teil einer abgestuften Bohrung eingeschraubt ist, die in einem Teil eines Arbeitsabschnittes des Fluidsteuerventiles ausgebildet ist. Ein Ausgleichskolben ist im unteren Abschnitt der abgestuften Bohrung angeordnet. Der Ausgleichskolben hat ein oberes Ende mit einem vergrößerten Randabschnitt. Eine Feder wirkt zwischen der Kappe und dem Ausgleichskolben und drückt diesen abwärts in der abgestuften Bohrung. Der Rand­ abschnitt des Ausgleichskolbens sitzt normalerweise auf dem abgestuften Teil der Bohrung auf. Der Außendurchmesser des Randes ist etwas kleiner als der Innen­ durchmesser des oberen Teiles der Bohrung. Ferner ist eine Mehrzahl von Nuten an der unteren Oberfläche des Randes ausgebildet angrenzend an den abgestuften Abschnitt der Bohrung. Das Fluid kann daher frei um den Rand des Ausgleichskol­ bens strömen wodurch verhindert wird, daß dieser hydraulisch in seiner Position während des Gebrauches blockiert wird.

Ein Belastungs-Meßkanal ist im Körper des Arbeitsabschnittes ausgebildet. Dieser Kanal steht in Verbindung mit gleichen Lastmeßkanälen, die in den anderen Arbeits­ abschnitten des Steuerventiles ausgebildet sind. Ein Rückschlagventil ist im Aus­ gleichskolben eingebaut, das einen Einbahn-Fluidstrom von der gewünschten Auslaß­ arbeitsöffnung zum Lastmeßkanal ermöglicht, wodurch ein Signal erzeugt wird, das repräsentativ für den Fluiddruck am Arbeitsanschluß ist. Das Rückschlag verhindert, daß die Fluiddrucksignale jedes Arbeitsabschnittes einander in die Quere kommen.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 perspektivisch ein Fluidsteuerventil mit einer Mehrzahl von einzelnen Arbeitsabschnitten zeigt, von denen jeder eine Druckausgleichseinrichtung nach der Erfindung aufweist.

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf das Steuerventil nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt längs der Linie 3-3 von Fig. 2.

Fig. 4 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt der Druckausgleichseinrichtung nach Fig. 2, wobei der Ausgleichskolben in geschlossener Position dargestellt ist.

Fig. 5 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt ähnlich Fig. 4, wobei der Aus­ gleichskolben in offener Position dargestellt ist.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Fluidsteuerventil 10 nach der Erfindung. Das darge­ stellte Fluidsteuerventil 10 ist aus mehreren Abschnitten aufgebaut mit einem Einlaß- Deckel 11, ersten und zweiten individuellen Arbeitsabschnitten 12 und 13 und einem Auslaßdeckel 14. Der Einlaßdeckel 11 hat einen Einlaß-Druckanschluß 11a, der an eine nicht gezeigte Pumpe mit variabler Strömungsrate und variablem Ausgangsdruck angeschlossen werden kann. Die Arbeitsabschnitte 12 und 13 haben entsprechend erste und zweite Arbeitsanschlüsse 12a, 12b und 13a, 13b, die an nicht dargestellte gesteuerte Geräte angeschlossen werden können. Der Auslaßdeckel 14 hat einen Auslaß-Tankanschluß, der an einen nicht gezeigten Fluid-Behälter angeschlossen werden kann. Wie noch erläutert wird, kann jeder Arbeitsabschluß 12 und 13 so gesteuert werden, daß eine selektive Verbindung zwischen dem Druckanschluß 11a, den Arbeitsanschlüssen 12a, 12b, 13a, 13b und dem Tankanschluß 14a geschaffen wird, um den Betrieb der gesteuerten Geräte in gewünschter Weise zu regulieren.

Wenn gewünscht kann das Steuerventil 10 mit einem oder mehr zusätzlichen Ar­ beitsabschnitten (nicht gezeigt) außer den in den Fig. 1 und 2 dargestellten ausgestattet werden. Diese weiteren Arbeitsabschnitte erlauben es dem Steuerventil 10 den Betrieb weiterer entsprechender Vorrichtungen zu steuern. Alternativ anstatt eines Aufbaus des Ventiles aus mehreren Abschnitten kann das Fluidsteuerventil 10 auch einteiliges Gehäuse ausgeführt sein. In diesem Fall enthält ein einziges gegosse­ nes Gehäuse alle Komponenten für jeden seiner Arbeitsabschnitte.

In Fig. 3 ist der Aufbau des ersten Arbeitsabschnittes 12 im Detail dargestellt. Der Arbeitsabschnitt 12 hat einen Körper 20 mit einer Querbohrung 21. Ein langgestreck­ ter zylindrischer Kolbenschieber 22 ist in der Bohrung 21 aufgenommen für eine axiale Bewegung relativ zum Körper 20. Die entgegengesetzten Enden des Schiebers 22 erstrecken sich vom Körper 20 nach außen. Ein Paar solenoid-betätigter Ventile 23 und 24 ist an den entgegengesetzten Seiten des Körpers 20 angebaut, die sich über die Enden des Schiebers 22 erstrecken. Die Ventile 23 und 24 sind konventio­ nell und bilden keinen Teil der Erfindung. Diese Ventile 23 und 24 bewirken die axiale Bewegung des Schiebers 22 aus der zentrischen neutralen Position, die in Fig. 3 dargestellt ist. Wenn somit der Schieber 22 axial nach rechts aus der dargestellten neutralen Position verschoben werden soll, wird das linke Ventil 23 erregt. Umge­ kehrt wenn der Schieber 22 axial nach links aus der neutralen Position verschoben werden soll, wird das rechte Ventil 24 erregt.

Der Körper 20 des ersten Arbeitsabschnittes 12 hat eine Einlaßkammer 25 (die gewöhnlich als Energie-Kern bezeichnet wird), die in Verbindung mit dem Einlaß­ druckanschluß 11a des Einlaßdeckels 11 steht. Ein Druckfluid wird somit von der Pumpe konstant zur Einlaßkammer 25 gefördert. Der Körper 20 hat ferner eine Zwischenkammer 26. Die Zwischenkammer 26 steht selektiv in Verbindung mit der Einlaßkammer 25 über erste und zweite Meß-Kerben 27 und 28, die im Schieber 22 ausgebildet sind. Wenn der Schieber 22 sich in der in Fig. 3 gezeigten neutralen Position befindet, ist eine Verbindung zwischen der Einlaßkammer 25 und der Zwi­ schenkammer 26 nicht gegeben. Wenn der Schieber 22 nach rechts verschoben wird, wird eine Verbindung zwischen der Einlaßkammer 25 und der Zwischenkammer 26 über die erste Meßkerbe 27 geschaffen. Wenn der Schieber 22 nach links ver­ schoben wird, wird eine Verbindung zwischen der Einlaßkammer 25 und der Zwi­ schenkammer 26 über die zweite Meß-Kerbe 28 geschaffen.

Eine Druckausgleichseinrichtung 50 ist in der Zwischenkammer 26 eingebaut. Aufbau und Betrieb der Druckausgleichseinrichtung 50 wird nachfolgend beschrieben. Die Druckausgleichseinrichtung 50 schafft eine Verbindung zwischen der Zwischenkam­ mer 26 sowie ersten und zweiten Druckkanälen 30 und 31. Die Kanäle 30 und 31 gelangen selektiv in Verbindung mit den Arbeitsanschlüssen 12a und 12b mit Hilfe von ersten und zweiten ringförmigen Ausnehmungen 32 und 33, die im Schieber 22 ausgebildet sind.

Wenn der Schieber 22 sich in der in Fig. 3 gezeigten neutralen Position befindet, ist eine Verbindung zwischen dem ersten Kanal 30 und dem ersten Arbeitsanschluß 12a nicht gegeben. Ebenso besteht keine Verbindung zwischen dem zweiten Kanal 31 und dem zweiten Arbeitsanschluß 12b. Wenn der Schieber nach rechts verschoben wird, wird eine Verbindung zwischen dem zweiten Kanal 31 und dem zweiten Arbeitsanschluß 12b geschaffen über die zweite ringförmige Ausnehmung 33. Die Verbindung zwischen dem ersten Kanal 30 und dem ersten Arbeitsanschluß 12a ist jedoch gesperrt. Der erste Arbeitsanschluß 12a wird hingegen über die erste ringför­ mige Ausnehmung 32 zu einer ersten Auslaßkammer 34 entlüftet, die in Verbindung mit dem Auslaßtankanschluß 14a steht.

Ebenso wenn der Schieber 22 nach links verschoben wird, wird eine Verbindung zwischen dem ersten Kanal 30 und der ersten Arbeitsöffnung 12a geschaffen über die erste ringförmige Ausnehmung 32. Die Verbindung zwischen dem zweiten Kanal 31 und dem zweiten Arbeitsanschluß 12b ist jedoch gesperrt. Der zweite Arbeits­ anschluß 12b ist hingegen über die zweite ringförmige Ausnehmung 33 zu einer zweiten Anschlußkammer 35 entlüftet, die in Verbindung mit dem Auslaßtankanschluß 14a steht. Auf diese Weise werden die Arbeitsanschlüsse 12a und 12b selektiv in Verbindung mit dem Druckfluid vom Einlaßanschluß 11a gebracht und über den Auslaßanschluß 14a entlüftet, um die angeschlossenen Geräte zu betreiben.

In Fig. 4 ist der Aufbau der Druckausgleichseinrichtung 50 im Detail dargestellt. Die Druckausgleichseinrichtung 50 hat eine Kappe 51, die in den oberen Abschnitt einer abgestuften Bohrung 32 eingeschraubt ist, welche im Körper 20 des ersten Arbeits­ abschnittes 12 ausgebildet ist. Die Stufenbohrung 52 steht in Verbindung mit der Zwischenkammer 26 und mit den beiden Druckkanälen 30 und 31. Ein Ausgleichs­ kolben 43 ist im unteren Abschnitt der Stufenbohrung 52 angeordnet. Der Aus­ gleichskolben 53 ist ein oberes Ende mit einem vergrößerten Rand 53a. Der Rand 53a des Ausgleichskolben 53 sitzt normalerweise auf dem Absatz d. h. dem abge­ stuften Teil der Bohrung 52 auf, wie noch erläutert wird. Der Außendurchmesser des Randes 53a ist etwas kleiner als der Innendurchmesser des oberen Teiles der Stufen­ bohrung 52. Es ist ferner eine Mehrzahl von Ausnehmungen 53b (von denen nur eine dargestellt ist) an der unteren Oberfläche des Randes 53a ausgebildet angrenzend an den abgestuften Abschnitt der Bohrung 52. Der Zweck des Randes 53a und der Ausnehmungen 53b wird unten beschrieben.

Der Ausgleichskolben 53 hat ferner ein unteres Ende mit einer Mehrzahl von Meß- Kerben 53c (von denen nur eine dargestellt ist). Der Zweck dieser Meß-Kerben 53c wird ebenfalls unten erläutert. Im oberen Ende des Ausgleichskolbens 53 ist ferner eine Bohrung oder Ausnehmung 54 ausgebildet. Ein abgestufter Kanal 55 ist durch den Boden der Ausnehmung 54 ausgebildet. Der abgestufte Kanal 55 steht in Verbindung mit einem Querkanal 56, der durch das untere Ende des Ausgleichs­ kolbens 53 verläuft. Eine Kugel 57 ist in dem abgestuften Kanal 55 angeordnet und wird darin durch eine Halteplatte 58 gehalten. Die Halteplatte 58 liegt flach am Boden der Ausnehmung 54 auf. Eine Feder wirkt zwischen der Kappe 51 und der Platte 58. Hierdurch werden die Platte 58 und der Ausgleichskolben 53 beide in der Stufenbohrung 52 abwärts gedrückt. Die Kugel 57 in dem abgestuften Kanal 55 wirkt als Rückschlagventil, so daß Fluid aus dem Querkanal 56 nach oben in die Ausnehmung 54 strömen kann jedoch nicht nach unten in entgegengesetzter Rich­ tung. Der Zweck dieses Rückschlagventiles wird unten erläutert.

Ein Last-Meß-Kanal 60 ist im Körper 20 des ersten Arbeitsabschnittes 12 ausgebil­ det. Der Kanal 60 steht in Verbindung mit dem Querkanal 56 über das oben genannte Rückschlagventil. Der Kanal 60 steht ferner in Verbindung mit einem nicht gezeigten gleichen Kanal, der im zweiten Arbeitsabschnitt 13 ausgebildet ist. Wie unten erläutert wird, ist im Kanal 60 Fluid vorgesehen mit einem Druck, der repräsentativ für den höchsten Druck ist, der in einem der Arbeitsanschlüsse 12a, 12b, 13a und 13b gemessen worden ist. Dieser Fluiddruck im Last-Meß-Kanal 60 wird als Signal rückgeführt zur Steuerung des Betriebs der oben genannten Pumpe mit veränderlicher Strömungsrate und veränderlichem Ausgangsdruck.

Der Betrieb des Steuerventiles 10 wird nachfolgend erläutert. Wie oben erwähnt besteht, wenn der Schieber 22 sich in der in Fig. 3 gezeigten neutralen Position befindet, keine Verbindung zwischen der Einlaßkammer 25 und der Zwischenkammer 26. Demzufolge kann kein Druckfluid in die Ausgleichseinrichtung 50 einströmen. Der Ausgleichskolben 53 wird somit durch die Feder 59 nach unten in die geschlossene Position nach Fig. 4 gedrückt. Der Rand 53a des Ausgleichskolbens 53 schlägt an der Stufe der Bohrung 52 an und wirkt damit als Positions-Anschlag wenn der Ausgleichskolben 53 in die geschlossene Position verschoben wird. Da der Querkanal 56 nicht in Verbindung mit den Kanälen 30 und 31 steht, wird kein Druckfluid über das Rückschlagventil (das durch den abgestuften Kanal 55 und die Kugel 57 gebildet wird) zum Last-Meß-Kanal 60 gefördert.

Wenn der Kolbenschieber 22 nach rechts bewegt wird, wird eine Verbindung herge­ stellt von der Einlaßkammer 25 über die Zwischenkammer 26 zum unteren Ende der Stufenbohrung 52. Dieses Druckfluid drängt den Ausgleichskolben 53 nach oben gegen die Kraft der Feder 59 in die offene Position nach Fig. 5. In dieser Position strömt das Druckfluid nach oben durch die Meßkerben 53c und in die Druckkanäle 30 und 31. Wie oben erwähnt, wird eine Verbindung zwischen dem zweiten Druckkanal 31 und den zweiten Arbeitsanschluß 12b geschaffen über die zweite ringförmige Ausnehmung 33. Die Verbindung zwischen dem ersten Druckkanal 30 und dem ersten Arbeitsanschluß 12a ist jedoch gesperrt.

Ein Teil des Druckfluides strömt ferner durch den Querkanal 56 nach oben durch den Kanal 55, um die Kugel 56, durch die Platte 58 und die Ausnehmung 54 und in den oberen Teil der Stufenbohrung 52. Wie oben erwähnt, steht der Kanal 60 in Ver­ bindung mit dem oberen Abschnitt der Stufenbohrung 52. Als Folge hiervon strömt Druckfluid in den Kanal 60. Hierdurch wird das oben genannte Rückkopplungssignal erzeugt (das repräsentativ für den Druck am gewählten Arbeitsanschluß 12b ist), um den Betrieb der Pumpe mit der variablen Strömungsrate und dem variablen Ausgangs­ druck zu steuern.

Die Druckausgleichseinrichtung 50 ist in den Fluidstrom zwischen dem Schieber 22 und den Arbeitsanschlüssen 12a und 12b eingebaut. Die Druckausgleichseinrichtung 50 arbeitet somit als Nach-Druckausgleicher und sie reguliert den Druck des Fluides, das vom Kolbenschieber 22 kommt, auf eine vorgegebene Höhe, die niedriger ist als der Druck des Fluides am Einlaßdruckanschluß 11a, jedoch größer als der Druck des Fluides am aktiven Arbeitsanschluß 12a oder 12b. Als Folge hiervon wird eine konstante Druckdifferenz über dem Kolbenschieber beibehalten, was zu einem konstanten Fluidstrom durch den Schieber führt unabhängig von einer Änderung der Lastbedingungen. Dies wird erreicht durch den Ausgleichskolben 53 unter der Belastung der Feder 59.

Es wird beispielsweise angenommen, daß der geförderte Fluiddruck am gewählten Arbeitsanschluß 12b etwa 70 bar beträgt, wie bestimmt durch den Fluiddruck im Kanal 60. Es wird weiter angenommen, daß die Pumpe einen Ausgangsdruck er­ zeugt, der etwa 21 bar höher ist als der geforderte Fluiddruck, d. h. etwa 91 bar.

Schließlich soll angenommen werden, daß die Feder 59 so bemessen ist, daß sie eine Druckdifferenz von etwa 14 bar erzeugt und über den Schieber 22 beibehält. Unter diesen Bedingungen ist der Druck des Fluides in der Einlaßkammer etwa 91 bar, während der Fluiddruck in der Zwischenkammer 26 etwa 76 bar ist. Die Druckdiffe­ renz über dem Schieber 22 zwischen der Einlaßkammer 25 und der Zwischenkammer 26 beträgt somit etwa 14 bar.

Nimmt man nun an, daß der angeforderte Fluiddruck an dem gewählten Arbeits­ anschluß 12b sich ändert von etwa 70 bar auf etwa 77 bar, so steigert die Pumpe den Ausgangsdruck auf etwa 97 bar. Unter diesen Bedingungen ist der Fluiddruck in der Einlaßkammer etwa 97 bar, während der Fluiddruck in der Zwischenkammer 26 etwa 83 bar beträgt. Die Druckdifferenz über den Kolbenschieber 22 zwischen der Einlaßkammer 25 und der Zwischenkammer 26 bleibt damit auf etwa 14 bar. Die Druckausgleichseinrichtung 50 hält somit eine konstante Druckdifferenz über den Kolbenschieber 22 aufrecht, unabhängig von einer Änderung des angeforderten Druckes am gewählten Arbeitsanschluß 12b. Der Fluidstrom über den Schieber 22 wird somit während des Betriebes ebenfalls konstant gehalten.

Wie oben erwähnt, wirkt die Kugel 57 im Kanal 55 als Rückschlagventil, die einen Fluidstrom nach oben vom Querkanal 56 in die Ausnehmung 54 und in den Kanal 60 ermöglicht, jedoch nicht abwärts in umgekehrter Richtung. Da der Querkanal 56 nunmehr in Verbindung mit den Kanälen 30 und 31 steht, wird Druckfluid über das Rückschlagventil (das durch den Kanal 55 und die Kugel 57 gebildet ist) zum Kanal 60 gefördert. Verwendet man die Zahlen der oben genannten ersten Annahme, so wird ein Fluiddruck-Signal von etwa 70 bar über das Rückschlagventil zum Last-Meß- Kanal 60 geführt.

Das Rückschlagventil aus Kanal 55 und Kugel 57 verhindert, daß Fluiddrucksignale vom zweiten Arbeitsabschnitt 13 das Fluiddrucksignal vom ersten Arbeitsabschnitt 12 stören. Wie oben erwähnt, ist das letzte Last-Meß-Signal, das vom Fluidsteuer­ ventil 10 erzeugt wird, vorzugsweise repräsentativ für die höchste Druckanforderung von einem der Arbeitsabschnitte 12 und 13. Wenn die Druckanforderung vom ersten Arbeitsabschnitt 12 kleiner ist als die Druckanforderung vom zweiten Arbeitsab­ schnitt 13 ermöglicht es das Rückschlagventil, daß der Druck des Fluides im Kanal 60 größer ist als der Druck des Fluides in den Kanälen 30 und 31. Hierdurch wird verhindert, daß die niedrigere Druckanforderung vom ersten Arbeitsabschnitt 12 den Druck des Fluides im Kanal 60 auf diese niedrigere Höhe reduziert.

Der Außendurchmesser des Randes 53a des Ausgleichskolbens 53 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser des oberen Abschnittes der Stufenbohrung 52. Eine Mehrzahl von Ausnehmungen 53b (von denen nur eine dargestellt ist) ist in der unteren Fläche des Randes 53a benachbart zum abgestuften Abschnitt der Bohrung 52 ausgebildet. Dieser Aufbau ist vorgesehen, damit Fluid frei um die Seite des Randes 53a des Ausgleichskolbens 53 und in die Ausnehmungen 53b an dessen unterer Seite strömen kann. Damit wird verhindert, daß der Ausgleichskolben 53 hydraulisch in seiner Position während bestimmter Betriebsbedingungen blockiert wird.

Beispielsweise wird angenommen, daß der erste Arbeitsabschnitt 12 anfangs deakti­ viert ist, während der zweite Arbeitsabschnitt 13 aktiviert wird, um eine Last zu heben. Als Folge hiervon befindet sich Druckfluid im Kanal 60, das einen Druck gleich der Druckanforderung am Arbeitsanschluß 13a hat. Dieser Druck wird gegen die obere Fläche des Ausgleichskolbens 53 im ersten Arbeitsabschnitt 12 ausgeübt, mit der Tendenz, diesen abwärts in die in Fig. 4 dargestellte Sitzposition zu drücken. Wenn danach der erste Arbeitsabschnitt 12 mit einem niedrigerem Druck aktiviert werden soll als der zweite Arbeitsabschnitt 13, ist es möglich, daß der Ausgleichs­ kolben 53 nicht sofort anspricht wenn der Kolbenschieber 22 bewegt wird. Dies kommt daher weil der durch das Fluid im Kanal 60 ausgeübte Druck gegen die größere obere Fläche des Randes 53a des Ausgleichskolbens 53 wirkt. Damit dies nicht auftritt ermöglichen es die Ausnehmungen 53b, daß das Hochdruckfluid im Kanal 60 unter den Rand 53a fließt. Als Folge hiervon wird jede Druckdifferenz über den Rand 53a des Ausgleichskolbens 53, die den Ausgleichkolben 53 geschlossen zu halten sucht, entlastet.

Der Ausgleichkolben 53 wirkt somit als Last-Prüf-Gerät für das Ventil 10. Angenom­ men beispielsweise, der erste Arbeitsabschnitt 12 wird zu Anfang aktiviert, um eine Last auf eine bestimmte Höhe zu heben, dann deaktiviert, um die Last auf dieser Höhe zu halten. Um dies durchzuführen wird der Ausgleichkolben 53 anfangs geöff­ net, wie in Fig. 5 dargestellt ist, um die Last zu heben, dann geschlossen, wie in Fig. 4 dargestellt ist, um sie auf der gewünschten Höhe zu halten. Weiter angenom­ men, daß der zweite Arbeitsabschnitt 13 danach aktiviert wird, um ein zweites gesteuertes Gerät bei einem niedrigeren Druck zu betreiben als der erste Arbeits­ abschnitt 12. Wegen der Druckdifferenz zwischen den beiden Arbeitsabschnitten 12 und 13 (übertragen durch den Kanal 60), wird der Ausgleichkolben 53 im zweiten Arbeitsabschnitt 13 geschlossen gehalten bis der Fluiddruck in der Zwischenkammer auf die höhere Druckanforderung des ersten Arbeitsabschnittes 12 angehoben ist. Hierdurch wird verhindert, daß die vom ersten Arbeitsabschnitt 12 getragene Last plötzlich nach unten fällt wenn der zweite Arbeitsabschnitt 13 aktiviert wird.

Das Ventil 10 arbeitet in der beschriebenen Weise so lange wie die gesamten Fluid­ druckanforderungen des gesamten Systemes die Kapazität der Pumpe nicht über­ steigen. Wenn die Fluiddruckanforderungen des Systemes die Kapazität der Pumpe übersteigen, arbeitet das Fluidsteuersystem 10 automatisch in proportionaler Weise. In dieser Arbeitsweise wird Fluid proportional zu jedem der Arbeitsabschnitte 12 und 13 gefördert. Dies tritt ein weil alle Ausgleichkolben 53 geöffnet sind und der Last- Meß-Kanal 60 den Fluiddruck in jedem der Arbeitsabschnitte 12 und 13 ausgleicht.

Das Fluidsteuerventil 10 nach der Erfindung ist vorteilhaft weil alle Komponenten des oben beschriebenen Rückschlagventiles und die Komponenten der Lastmeßfunktionen in der Ausgleichseinrichtung 50 angeordnet sind. Das erfindungsgemäße Ventil ist daher einfacher aufgebaut und billiger als bekannte Druckausgleichseinrichtungen dieser Art. Ferner sind alle Komponenten leicht von der Oberseite des Ventiles 10 her zugänglich, wodurch die Wartung und die Bedienung erleichtert werden.

Claims (10)

1. Fluidsteuerventil, gekennzeichnet durch einen Ventilkörper mit einer Einlaßkam­ mer, die an eine Druckfluidquelle anschließbar ist sowie einem Arbeitsan­ schluß, der an ein gesteuertes Gerät anschließbar ist; eine Bohrung im Ventil­ körper, die in Verbindung mit der Einlaßkammer und dem Arbeitsanschluß steht; einem Kolbenschieber in dieser Bohrung, der beweglich ist zwischen einer ersten Position, in der eine Verbindung zwischen der Einlaßkammer und dem Arbeitsanschluß verhindert wird, sowie einer zweiten Position, in der eine Verbindung zwischen der Einlaßkammer und dem Arbeitsanschluß vorhanden ist; ferner durch eine Druckausgleichseinrichtung, die zwischen dem Kolben­ schieber und dem Arbeitsanschluß angeordnet ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilkörper eine Zwischenkammer ausgebildet ist, die in Verbindung mit der Bohrung und dem Arbeitsanschluß steht, und daß die Druckausgleicheinrichtung in der Zwi­ schenkammer angeordnet ist.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichein­ richtung einen Ausgleichskolben aufweist, der in einer Kolbenbohrung an­ geordnet ist, die eine Verbindung zwischen der Einlaßkammer und dem Ar­ beitsanschluß schafft, daß ferner der Ausgleichkolben beweglich ist zwischen einer geschlossenen Position, in der eine Verbindung zwischen der Kolbenboh­ rung und dem Arbeitsanschluß gesperrt ist, sowie einer offenen Position, in der eine Verbindung zwischen der Kolbenbohrung und dem Arbeitsanschluß vorhanden ist.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper ferner einen Last-Meß-Kanal aufweist, um ein Signal zu erzeugen, das repräsentativ für den Fluiddruck am Arbeitsanschluß ist, und daß der Ausgleichkolben Mittel aufweist, um eine Einbahn-Verbindung vom Arbeitsanschluß zum Last-Meß- Kanal zu ermöglichen, wenn sich der Ausgleichkolben in dieser offenen Position befindet.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel zur Schaf­ fung der Einbahn-Verbindung ein Rückschlagventil umfassen, das im Aus­ gleichkolben eingebaut ist.

6. Ventil nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Einrichtungen, um den Aus­ gleichkolben in die geschlossene Position zu beaufschlagen.

7. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichskolben wenigstens eine Meß-Kerbe aufweist, die in einer seiner Oberflächen ausgebil­ det ist, und daß eine Verbindung zwischen der Kolbenbohrung und dem Arbeitsanschluß über diese Meß-Kerbe hergestellt wird wenn der Ausgleichs­ kolben sich in der offenen Position befindet.

8. Ventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zweiten Arbeitsanschluß zum Anschluß an ein gesteuertes Gerät, ferner dadurch, daß der Kolben­ schieber beweglich ist zwischen einer ersten Position, in der eine Verbindung zwischen der Einlaßkammer und dem ersten oder dem zweiten Arbeitsan­ schluß verhindert wird, sowie einer zweiten Position, in der eine Verbindung zwischen der Einlaßkammer und dem ersten Arbeitskolben hergestellt wird während die Verbindung zwischen der Einlaßkammer und dem zweiten Ar­ beitsanschluß gesperrt ist, sowie einer dritten Position, in der eine Verbindung zwischen der Einlaßkammer und dem ersten Arbeitsanschluß gesperrt ist, während die Verbindung zwischen der Einlaßkammer und dem zweiten Ar­ beitsanschluß geöffnet ist.

9. Ventil nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Zwischenkammer, die im Ventilkörper ausgebildet ist und in Verbindung mit der Bohrung und jedem der Arbeitsanschlüsse steht, ferner dadurch, daß die Druckausgleichseinrichtung in dieser Zwischenkammer angeordnet ist.

10. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichsein­ richtung einen Ausgleichskolben aufweist, der in einer Kolbenbohrung an­ geordnet ist, die eine Verbindung zwischen der Einlaßkammer und jedem der Arbeitsanschlüsse ermöglicht, daß ferner der Ausgleichskolben beweglich ist zwischen einer geschlossenen Position, in der eine Verbindung zwischen der Kolbenbohrung und jedem der Arbeitsanschlüsse gesperrt ist, sowie einer offenen Position, in der eine Verbindung zwischen der Kolbenbohrung und jedem der Arbeitsanschlüsse geöffnet ist.